(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器内に設けられた下部電極を兼用する載置台の基板載置領域に基板を載置すると共に、前記下部電極と上部電極との間に高周波電力を印加して処理ガスをプラズマ化し、基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において、
前記基板載置領域を囲むように前記載置台上に設けられ、プラズマの状態を調整するための導電性のリング部材と、
前記載置台の上面と前記リング部材の下面との間にて当該リング部材に沿って、前記載置台上の基板の中心に対して同心円状に設けられ、基板の裏面側にプラズマ中のイオンを引き込むように当該リング部材と基板との電位差を調整するための絶縁部材と、
この絶縁部材に対して基板の径方向に隣接する位置であって、前記載置台の上面と前記リング部材の下面との間に当該上面及び下面に密着してかつ当該リング部材に沿って設けられた、前記絶縁部材とは別体の伝熱部材と、を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記絶縁部材の上面は、前記リング部材に接触していることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記絶縁部材は、伝熱部材に対して基板の径方向内側及び外側の両方に設けられていることを特徴とする請求項１または２記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
真空容器内に設けられた下部電極を兼用する載置台の基板載置領域に基板を載置すると共に、前記下部電極と上部電極との間に高周波電力を印加して処理ガスをプラズマ化し、基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において、
前記基板載置領域を囲むように前記載置台上に設けられ、プラズマの状態を調整するための導電性のリング部材と、
前記載置台の上面と前記リング部材の下面との間にて当該リング部材に沿って、前記載置台上の基板の中心に対して同心円状に設けられ、基板の裏面側にプラズマ中のイオンを引き込むように当該リング部材と基板との電位差を調整するための絶縁部材と、
この絶縁部材と載置台の上面との間にて両者に密着し、各々リング部材に沿って、前記載置台上の基板の中心に対して同心円状にかつ互いにリング部材の径方向に離間して設けられた、前記絶縁部材とは別体の複数の下側伝熱部材と、
前記絶縁部材とリング部材の下面との間にて両者に密着し、各々リング部材に沿って、前記載置台上の基板の中心に対して同心円状にかつ互いにリング部材の径方向に離間して設けられた、前記絶縁部材とは別体の複数の上側伝熱部材と、を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項５】
上側伝熱部材及び下側伝熱部材の少なくとも一方は、互いにリング部材の径方向に隣接する伝熱部材間の空間を真空容器内の雰囲気に連通するように切り欠かれていることを特徴とする請求項４記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
真空容器内に設けられた下部電極を兼用する載置台の基板載置領域に基板を載置すると共に、前記下部電極と上部電極との間に高周波電力を印加して処理ガスをプラズマ化し、基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において、
前記基板載置領域を囲むように前記載置台上に設けられ、プラズマの状態を調整するための導電性のリング部材と、
前記載置台の上面と前記リング部材の下面との間にて当該リング部材に沿って、前記載置台上の基板の中心に対して同心円状に設けられ、基板の裏面側にプラズマ中のイオンを引き込むように当該リング部材と基板との電位差を調整するための絶縁部材と、
前記リング部材の外側面と絶縁部材の外側面と載置台の側面との間に、これら側面に密着して、かつ当該リング部材に沿って設けられた、前記絶縁部材とは別体の伝熱部材と、を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体ウエハやＦＰＤ(フラットパネルディスプレイ)用のガラス基板等の基板に対してプラズマ処理を行う技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハや、ＦＰＤ製造用のガラス基板の半導体基板の製造工程においては、基板にエッチング処理や、成膜処理等の所定のプラズマ処理を施す工程がある。これらの工程を行うプラズマ処理装置では、真空チャンバ内の載置台に基板を載置し、この載置台の上方の空間にて処理ガスをプラズマ化して、前記基板に対してプラズマ処理が行われる。また、図１５（ａ）に示すように、載置台１１上の基板例えば半導体ウエハＷ（以下「ウエハＷ」という）の周囲には、ウエハＷ上にプラズマを閉じ込めると共に、ウエハＷ面内のバイアス電位の不連続性を緩和して面内均一な処理を行うために、例えばシリコン等の導電性部材よりなる環状のフォーカスリング１２が設けられている。
【０００３】
前記載置台１１には図示しない温調流路が設けられ、プラズマからの入熱と、載置台１１側への放熱とのバランスにより、ウエハＷが所定温度に調整された状態でプラズマ処理が行われる。一方、フォーカスリング１２は熱的に浮いている状態でプラズマに曝されるため、ウエハＷよりも温度が高い状態になる。ところで、ラジカル種や反応副生成物は低温の部位に付着してポリマー（堆積物）を形成するが、既述のように、フォーカスリング１２よりもウエハＷの方が低温であるため、ウエハＷのエッジ部にポリマー１３が形成されやすい。このポリマー１３はプラズマイオンによるスパッタによって除去されるものの、ウエハＷの裏面に形成されたポリマー１３にはプラズマが照射されず、このスパッタによる除去は期待できない。
【０００４】
前記ポリマーを除去する手法として、特許文献１及び特許文献２に、フォーカスリングの下に絶縁物を挿入することにより、ウエハＷとフォーカスリング間の電位差を制御する構成が提案されている。この構成では、図１５（ｂ）に示すように、絶縁物１４によりウエハＷとフォーカスリング１２との間の電位差を調整し、入射してくるプラズマイオンの軌道を変えてウエハＷ裏面へプラズマイオンを導き、こうして前記ポリマー１３をスパッタにより除去している。
【０００５】
これらの構成によれば、ウエハＷ裏面に付着したポリマーを除去することができるが、フォーカスリング１２の温度を制御することができないため、ウエハＷ裏面周縁部へのポリマーの付着自体を抑制することはできない。また、条件によっては、ウエハＷに付着したポリマーを完全に除去できないことも想定される。この場合、後工程にて例えばバッチ洗浄等でポリマーを剥離することが行われるが、洗浄液を介してデバイス表面に付着し、欠陥の原因になるおそれがある。さらに、１つのロットのウエハＷに処理を行っている間に、プラズマの照射によってフォーカスリング１２の温度が上昇し、この温度変化によりウエハＷ裏面側へ回り込むプラズマイオンの軌道が変化して、安定したポリマーの除去を行うことができない懸念もある。
【０００６】
また、特許文献３には、フォーカスリングと電極ブロックとの間に、第１の熱伝達媒体と誘電体リングと第２の熱伝達媒体と絶縁部材とを上下方向に積層して設けることにより、ウエハベベル部への堆積物の付着を抑える技術が提案されている。この構成では、誘電体リングにより、フォーカスリング前面に形成されるシースにかかる電圧を抑制することによってフォーカスリングへの入熱を抑制すると共に、第１及び第２の熱伝達媒体によりフォーカスリングからの熱を電極ブロックに伝えている。こうして、フォーカスリングの温度をウエハよりも低くして、ウエハベベル部への堆積物の付着を抑えている。
【０００７】
ここで、絶縁体と熱伝導体とを積層構造にすると、熱伝導体と絶縁体との接触面に気泡が混入しやすいが、この気泡の存在により、絶縁体とフォーカスリングとの間の接触状態が変化し、フォーカスリングの面内において均一に伝熱することが困難になる。また、ウエハの裏面側に付着したポリマーのスパッタ除去は、ウエハのエッジ部分とフォーカスリングとの間の電位差により実現されるため、フォーカスリングの下方に設けられた絶縁体による微妙なインピーダンス制御が要求されるが、絶縁体とフォーカスリングとの間の気泡の存在により両者の接触状態が変化により、前記インピーダンス制御にも悪影響を及ぼすおそれもある。さらに、絶縁体と熱伝導体とを積層構造にすると、熱伝導体が変形したり、熱伝導体と絶縁体との間に気泡が混入したりして、フォーカスリングの周縁部が下方側に傾きやすく、フォーカスリングの高さ管理が困難となり、ウエハ周縁のプラズマ状態の制御が不安定になってしまう。
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−２７７３６９号公報（図１、図２）
【特許文献２】特開２００７−２５０９６７号公報（図１、図２）
【特許文献３】特開２００７−２５８５００号公報（図１、段落００３０〜００３５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、このような事情の下になされたものであり、その目的は、リング部材の温度を制御することにより、基板裏面への堆積物の付着量を抑えることができる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
このため、本発明のプラズマ処理装置は、真空容器内に設けられた下部電極を兼用する載置台の基板載置領域に基板を載置すると共に、前記下部電極と上部電極との間に高周波電力を印加して処理ガスをプラズマ化し、基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において、
前記基板載置領域を囲むように前記載置台上に設けられ、プラズマの状態を調整するための導電性のリング部材と、
前記載置台の上面と前記リング部材の下面との間にて当該リング部材に沿って、前記載置台上の基板の中心に対して同心円状に設けられ、基板の裏面側にプラズマ中のイオンを引き込むように当該リング部材と基板との電位差を調整するための絶縁部材と、
この絶縁部材に対して基板の径方向に隣接する位置であって、前記載置台の上面と前記リング部材の下面との間に当該上面及び下面に密着してかつ当該リング部材に沿って設けられた、前記絶縁部材とは別体の伝熱部材と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の他のプラズマ処理装置は、真空容器内に設けられた下部電極を兼用する載置台の基板載置領域に基板を載置すると共に、前記下部電極と上部電極との間に高周波電力を印加して処理ガスをプラズマ化し、基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において、
前記基板載置領域を囲むように前記載置台上に設けられ、プラズマの状態を調整するための導電性のリング部材と、
前記載置台の上面と前記リング部材の下面との間にて当該リング部材に沿って、前記載置台上の基板の中心に対して同心円状に設けられ、基板の裏面側にプラズマ中のイオンを引き込むように当該リング部材と基板との電位差を調整するための絶縁部材と、
この絶縁部材と載置台の上面との間にて両者に密着し、各々リング部材に沿って、前記載置台上の基板の中心に対して同心円状にかつ互いにリング部材の径方向に離間して設けられた、前記絶縁部材とは別体の複数の下側伝熱部材と、
前記絶縁部材とリング部材の下面との間にて両者に密着し、各々リング部材に沿って、前記載置台上の基板の中心に対して同心円状にかつ互いにリング部材の径方向に離間して設けられた、前記絶縁部材とは別体の複数の上側伝熱部材と、を備えたことを特徴とする。
更にまた本発明の他のプラズマ処理装置は、真空容器内に設けられた下部電極を兼用する載置台の基板載置領域に基板を載置すると共に、前記下部電極と上部電極との間に高周波電力を印加して処理ガスをプラズマ化し、基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において、
前記基板載置領域を囲むように前記載置台上に設けられ、プラズマの状態を調整するための導電性のリング部材と、
前記載置台の上面と前記リング部材の下面との間にて当該リング部材に沿って、前記載置台上の基板の中心に対して同心円状に設けられ、基板の裏面側にプラズマ中のイオンを引き込むように当該リング部材と基板との電位差を調整するための絶縁部材と、
前記リング部材の外側面と絶縁部材の外側面と載置台の側面との間に、これら側面に密着して、かつ当該リング部材に沿って設けられた、前記絶縁部材とは別体の伝熱部材と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、リング部材と載置台との間に伝熱部材と絶縁部材とを設けているので、プラズマ照射の際のリング部材の温度上昇を抑えることができ、基板への堆積物の付着を抑えることができる。また、基板に堆積物が付着しても、リング部材の温度変化による基板裏面側へ回り込むプラズマイオンの軌道の乱れが抑えられるため、基板裏面の堆積物のスパッタによる除去を安定して行うことができ、基板裏面への堆積物の付着量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明にかかるプラズマエッチング装置の第１の実施の形態を示す縦断側面図である。
【図２】前記プラズマエッチング装置に設けられた載置台の一部を示す縦断面図である。
【図３】前記載置台の平面図及び縦断面図である。
【図４】本発明の作用を説明するための縦断面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態の他の例を示す縦断面図である。
【図６】本発明のプラズマエッチング装置の第２の実施の形態を示す縦断面図である。
【図７】図６のプラズマエッチング装置に設けられる載置台を示す平面図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態の他の例の載置台を示す平面図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態のさらに他の例の載置台を示す平面図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態のさらに他の例の載置台を示す平面図及び縦断面図である。
【図１１】本発明のプラズマエッチング装置の第３の実施の形態を示す平面図及び部分斜視図である。
【図１２】本発明のプラズマエッチング装置のさらに他の例の載置台を示す縦断面図である。
【図１３】本発明のプラズマエッチング装置のさらに他の例の載置台を示す縦断面図である。
【図１４】本発明の効果を確認するために行った実施例を示す特性図である。
【図１５】従来の載置台を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に本発明に係る容量結合型のプラズマエッチング装置の一実施の形態について説明する。図１はこのプラズマエッチング装置２を示す縦断面図であり、このプラズマエッチング装置２は、その内部においてウエハＷにプラズマ処理を施すための、例えばアルミニウムからなる気密な処理容器（真空容器）２０を備えている。この処理容器２０の底部の中央部には載置台３が設けられている。この載置台３は、円柱体の上面部の周縁部が全周に亘って切り欠かれていて、段部３１が形成された形状、即ち上面部において、周縁部以外の部分が円柱状に突出した形状に構成されている。この突出した部位は、基板であるウエハＷが載置される基板載置領域３２（以下「載置領域」という）をなすものであり、この載置領域３２を囲む段部３１は、後述のリング部材の配置領域に相当する。
【００１５】
この載置領域３２の上面部には絶縁膜にチャック電極３３ａを配置してなる静電チャック３３が設けられており、この静電チャック３３上にウエハＷがその周縁部が突出した状態で載置される。前記チャック電極３３ａは処理容器２０の外に設けられた直流電源３４とスイッチ３５を介して電気的に接続されている。また、静電チャック３３には図示しない複数の吐出口が穿設されており、図示しないガス供給部から、当該静電チャック３３とウエハＷとの間の微小空間に、熱媒体ガス例えばＨｅガスが供給されるようになっている。また、載置台３の内部には図示しない昇降ピンが設けられており、図示しない外部の搬送アームと静電チャック３３との間でウエハＷの受け渡しが行われるように構成されている。
【００１６】
載置台３の内部には冷媒通流室３６が設けられており、載置台３の外部に設けられた冷媒供給部３７から冷媒が循環供給されるようになっている。つまり、冷媒供給部３７から供給路３６ａを介して冷媒通流室３６に供給された冷媒は、排出路３６ｂを介して載置台３外部へ排出され、冷媒供給部３７にてチラーにより所定温度まで冷却された後、再び供給路３６ａを介して冷媒通流室３６に供給される。また、載置台３は下部電極を兼用しており、高周波電源部３８に整合器３９を介して接続されている。この高周波電源部３８は、プラズマ中のイオンを引き込むためのバイアスを下部電極に印加するためのバイアス電源である。
【００１７】
一方、処理容器２０の天井部には、絶縁部材２１を介して前記載置領域３２に対向するようにシャワーヘッド４が設けられており、このシャワーヘッド４は供給路４２を介してガス供給系４１に接続されている。当該シャワーヘッド４の内部にはバッファ室４３が形成されると共に、その下面には多数の吐出口４４が穿設されており、ガス供給系４１からバッファ室４３に供給された処理ガスは、吐出口４４を介して載置領域３２側に向けて吐出されるように構成されている。また、シャワーヘッド４は上部電極を兼用しており、整合器４５を介してプラズマ生成用の高周波電源部４６に接続されている。
【００１８】
さらに、処理容器２０の底部には排気ポート２２が設けられており、この排気ポート２２には、バルブＶ及び圧力調整部２３が介設された排気路２４を介して真空排気機構である真空ポンプ２５が接続されている。また、処理容器２０の側壁には、シャッタ２６により開閉可能なウエハＷの搬送口２７が設けられている。
【００１９】
前記載置台３の上面の周縁部に形成された段部３１の底面（段面）には、図２及び図３に示すように、絶縁部材６及び伝熱部材７を介してフォーカスリング５が設けられている。このフォーカスリング５は、載置領域３２を囲むように、載置台３上に設けられ、プラズマの状態を調整するためのリング部材をなすものであり、例えばシリコン等の導電性部材により構成されている。このフォーカスリング５の内周縁は、全周に亘って切り欠かれて段部５１が形成されており、ウエハＷの載置領域３２から突出した周縁部が、このフォーカスリング５の段部５１に収まるようになっている。また、載置領域３２の外周面３２ａと、フォーカスリング５の段部５１の下部側の内周面５２との間には、僅かに隙間が形成されるように載置領域３２及びフォーカスリング５の形状が設定されている。こうして、ウエハＷを載置領域３２に載置すると、フォーカスリング５が、ウエハＷの周縁部の裏面側から側方を囲むように設けられることになる。
【００２０】
また、前記載置台３の段部３１とフォーカスリング５の下面との間には、絶縁部材６と伝熱部材７とが載置台３上のウエハＷの径方向に並ぶように設けられている。前記絶縁部材６は、図２及び図３に示すように、載置台３の上面とフォーカスリング５の下面との間にて、フォーカスリング５に沿って、載置台３上のウエハＷの中心に対して同心円状に設けられており、前記ウエハＷの裏面側にプラズマ中のイオンを引き込むように当該フォーカスリングとウエハＷとの電位差を調整する役割を果たす。この例の絶縁部材６はリング状に構成され、フォーカスリング５の下面に接触すると共に、フォーカスリング５の段部５１の下部側の内周面５２と、載置台３の載置領域３２の外周面３２ａとの間の隙間を埋めるように設けられている。この絶縁部材６は、石英以外に、例えば二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）や、セラミックス、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、サファイア等により構成することができる。
【００２１】
また、前記伝熱部材７は、絶縁部材６に対して載置台３上のウエハＷの径方向に隣接する位置であって、前記載置台３の上面と前記フォーカスリング５の下面との間に、当該上面及び下面に密着してかつフォーカスリング５に沿って設けられている。この例では、伝熱部材７は、絶縁部材６に対して前記ウエハＷの径方向外側に設けられている。この伝熱部材７は、フォーカスリング５を冷却して、ウエハＷへのラジカル種や反応副生成物等の付着の抑制効果が顕著となる程度の伝熱性が得られるものであり、この例では熱伝導性の高い材料である、アルミナを充填した高分子シリコンゲルにより構成されている。また、伝熱部材７は、前記高分子シリコンゲル以外に、シリコン系樹脂、カーボン系樹脂やフッ素系樹脂等の熱伝導係数が高い材料で構成することができる。
【００２２】
この例では、絶縁部材６の上面は、伝熱部材７の上面の高さと揃えられるように構成され、これら前記絶縁部材６と伝熱部材７の上にフォーカスリング５を載置することにより、石英製の絶縁部材６により高さが規制された状態でフォーカスリング５が載置台３の段部３１上に設けられる。この際、伝熱部材７として、粘着性の弾性体よりなるアルミナを充填した高分子シリコンゲルを用いているので、その粘着性により伝熱部材７とフォーカスリング５との間、及び伝熱部材７と載置台３の段部３１との間の密着性が確保される。また、フォーカスリング５が絶縁部材６と伝熱部材７の上に設けられたときに、ウエハＷとフォーカスリング５との電位差を所定の範囲に調整し、かつフォーカスリング５が左右方向（載置台３上のウエハＷの径方向）に傾かないように、上下方向の大きさ（高さＬ１）や、左右方向の大きさ（幅Ｌ２、Ｌ３）が夫々設定される。
【００２３】
前記プラズマエッチング装置２は制御部１００により制御されるように構成されている。この制御部１００は例えばコンピュータからなり、プログラム、メモリ、ＣＰＵを備えている。前記プログラムには制御部１００からプラズマエッチング装置２の各部に制御信号を送り、所定のエッチング処理を進行させるように命令（各ステップ）が組み込まれている。このプログラムは、コンピュータ記憶媒体例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ハードディスク、ＭＯ（光磁気ディスク）等の記憶部に格納されて制御部１００にインストールされる。
【００２４】
ここで前記プログラムには、静電チャック３３のスイッチ３５、高周波電源部３８，４６のオン、オフ、ガス供給系４１による処理ガスの供給開始及び供給停止、真空ポンプ２５のバルブＶの開閉等を制御するためのプログラムも含まれており、制御部１００のメモリに予め記憶されたプロセスレシピに応じて、前記各部が制御されるようになっている。
【００２５】
続いて、上述のプラズマエッチング装置２の作用について説明する。先ず、シャッタ２６を開き、図示しない真空搬送室から図示しない搬送アームにより、搬送口２７を介して、ウエハＷが処理容器２０内に搬入される。そして、ウエハＷは、図示しない昇降ピンと前記搬送アームとの協働作業により、静電チャック３３上に受け渡され、吸着保持される。次いで、シャッタ２６を閉じた後、真空ポンプ２５により処理容器２０内を真空排気しながら、ガス供給系４１からシャワーヘッド４を介して所定の処理ガス（エッチングガス）を供給する。
【００２６】
一方、高周波電源部４６からシャワーヘッド４にプラズマ発生用の高周波電力を供給すると共に、高周波電源部３８から載置台３にバイアス用の高周波電力を供給してプラズマを発生させ、このプラズマによりウエハＷに対してエッチング処理を行う。
【００２７】
プラズマ処理の間、載置台３上のウエハＷはプラズマに曝されるため、プラズマから入熱するが、既述のように、載置台３は冷媒の循環により冷却され、予め設定された基準温度に維持されているので、ウエハＷの熱がＨｅガスを介して載置台３に放熱されていく。従って、ウエハＷは、プラズマの入熱と載置台３に放熱される作用との熱バランスにより、所定の温度に維持される。
【００２８】
また、フォーカスリング５もプラズマに曝されることにより、プラズマから入熱するが、フォーカスリング５は熱伝導性の高い伝熱部材７を介して載置台３上に設けられており、伝熱部材７の粘着性によりフォーカスリング５の下面と伝熱部材７の上面、伝熱部材７の下面と載置台３の上面とが夫々密着しているので、フォーカスリング５の熱は、図４に示すように、伝熱部材７を介して載置台３に速やかに伝熱されていく。こうして、伝熱部材７により、後述の実施例から明らかなように、プラズマ処理の間においてフォーカスリング５が冷却されて、載置台３上のウエハＷとフォーカスリング５との温度差がなくなる。この結果、ウエハＷの裏面側周縁部へラジカル種や反応副生成物が選択的に進入していくことが抑えられる。このように、プラズマ処理中においてフォーカスリング５が冷却され、載置台３上のウエハＷとフォーカスリング５との温度差がなくなるので、ウエハＷへのラジカル種や反応副生成物の付着の抑制効果が顕著となる。
【００２９】
さらに、絶縁部材６によりフォーカスリング５の電位が調整され、フォーカスリング５の電位よりもウエハＷの電位の方が低くなるように（負に大きくなるように）、フォーカスリング５とウエハＷとの電位差が調整されるので、プラズマ中のイオンがウエハＷに引き込まれる。これにより、図４に示すように、ウエハＷ裏面側へ回り込むようにプラズマ中のイオンの軌道が制御され、ウエハＷ裏面に前記ポリマーが形成されたとしても、このポリマーがスパッタにより除去される。また、絶縁部材６にもプラズマが照射されるが、このプラズマのスパッタにより、石英より構成された絶縁部材６からＯラジカルが生成され、このＯラジカルによっても、前記ウエハＷ裏面に形成されるポリマーが除去される。
【００３０】
こうして、所定時間ウエハＷに対するエッチング処理を行った後、処理ガスの供給を停止し、高周波電源部３８，４６からの高周波電力の供給を停止すると共に、真空ポンプ２５による処理容器２０内の真空排気を停止して、ウエハＷを処理容器２０の外部に搬出する。
【００３１】
上述の実施の形態によれば、フォーカスリング５の下方側に、絶縁部材６及び伝熱部材７を設けているので、プラズマ処理中のフォーカスリング５が冷却され、ウエハＷの裏面側周縁部へのポリマー（堆積物）の付着が抑制される。この際、伝熱部材７は載置台３上のウエハＷと同心円状に設けられているので、フォーカスリング５がウエハＷの周方向においてほぼ均一に冷却される。また、フォーカスリング５の温度上昇が抑えられて温度が安定するため、フォーカスリング５の温度変化により、ウエハＷ裏面側へ回り込むプラズマ中のイオンの軌道が変化するおそれがない。このため、ウエハＷ裏面側に形成されたポリマーをスパッタにより安定して除去することができて、前記ポリマーの付着量を低減することができる。
【００３２】
また、絶縁部材６と伝熱部材７は載置台３上のウエハＷの径方向に互いに隣接して設けられ、フォーカスリング５はこれら絶縁部材６及び伝熱部材７の上に載置されている。この際、フォーカスリング５は石英よりなる絶縁部材６にて高さが規定されるので、フォーカスリング５の高さが変化するおそれがなく、ウエハＷ周縁のプラズマの乱れが抑えられる。また、絶縁部材６とフォーカスリング５との間に伝熱部材７が介在しないため、フォーカスリング５の下方側のインピーダンスが変化するおそれがなく、プラズマ処理中のフォーカスリングの電位が安定する。
【００３３】
このように、フォーカスリング５と載置台３との間には、絶縁部材６を介して両者を電気的に接続する部位と、伝熱部材７を介して両者を熱的に接続する部位とが別個に存在することになる。これにより、絶縁部材６による電気的な制御と、伝熱部材７による温度制御とが夫々独立して行われるので、これらの制御の複雑化を抑えることができる。さらに、上述の実施の形態では、絶縁部材６が載置領域３２側になるように設けられているので、絶縁部材６が載置台３上のウエハＷの近傍に位置し、既述のＯラジカルによるポリマーの除去が速やかに進行する。
【００３４】
以上において、本実施の形態では、絶縁部材と伝熱部材とがフォーカスリング５と載置台３との間において、載置台３上のウエハＷの径方向に互いに隣接して設けられればよく、図５に示すように、絶縁部材６が伝熱部材７１に対して前記ウエハＷの径方向の外側に設けるように配置してもよい。この例では、伝熱部材７１は、その内周面７０がフォーカスリング５の段部５１の下部側の内周面５２と上下方向に揃うように設けられている。
【００３５】
続いて、本発明の第２の実施の形態について、図６及び図７を参照して説明する。この例は、絶縁部材と伝熱部材とが載置領域３２の外方に同心円状に設けられる構成において、伝熱部材７２の左右両側（載置台３上のウエハＷの径方向の両側）に第１の絶縁部材６２ａ及び第２の絶縁部材６２ｂを夫々互いに隣接して設けたものである。このような構成は、絶縁部材６２ａ，６２ｂ及びシート状の伝熱部材７２を夫々環状に形成し、載置台３の段部３１上面に、載置台３上のウエハＷの径方向の内側から外側に向って、第１の絶縁部材６２ａ、伝熱部材７２、第２の絶縁部材６２ｂがこの順序で並ぶように配列することにより形成される。
【００３６】
この例においても、例えば石英により構成された第１の絶縁部材６２ａ及び第２の絶縁部材６２ｂにより、フォーカスリング５がその高さ位置が規制された状態で設けられる。また、伝熱部材７２は粘着性を有しているので、その粘着性によりフォーカスリング５と伝熱部材７２との間、及び伝熱部材７２と載置台３との間において夫々密着される。
【００３７】
この構成においても、載置台３とフォーカスリング５との間に、絶縁部材６２ａ，６２ｂと伝熱部材７２が左右方向に隣接して設けられているので、フォーカスリング５が周方向に沿ってほぼ均一に冷却され、ウエハＷ裏面側に付着するポリマーの付着量を低減することができる。また、伝熱部材７２の左右方向の両側に絶縁部材６が設けられているので、よりフォーカスリング５の高さの変化を抑えた状態で、伝熱部材７２とフォーカスリング５及び載置台３との密着性を確保することができる。さらに、絶縁部材６２ａ，６２ｂによるフォーカスリング５の電気的制御と、伝熱部材７２によるフォーカスリング６の温度制御とを独立して行うことができる。
【００３８】
さらにまた、伝熱部材７１が絶縁部材６２ａ，６２ｂにより囲まれた状態であるので、伝熱部材７２がプラズマによりスパッタされにくくなる。これにより、伝熱部材７２の消耗や劣化を抑えることができるので、フォーカスリング５の温度制御を長期的に安定して行うことができる。
【００３９】
続いて、本実施の形態の変形例について、図８〜図１０を用いて説明する。図８の例は、絶縁部材６３と伝熱部材７３とが載置領域３２の外方に、当該載置領域３２と同心円状に設けられる構成において、伝熱部材７３を、載置台３上のウエハＷの周方向に沿って、互いに間隔を開けて設けたものである。この際、図８中Ａ−Ａ線に沿った断面は、図６に示すように構成されている。
【００４０】
この際、図９に示すように、絶縁部材６４の内部に、多数の伝熱部材７４を載置領域３２と同心円状に互いに間隔を開けて設けるようにしてもよい。この際、図９中Ｂ−Ｂ線に沿った断面は、図６に示すように構成されている。
【００４１】
これら図８及び図９の構成は、例えば石英リングにより構成された絶縁部材６３，６４に、所定間隔を開けて切欠を形成し、この切欠部位に、粘着性のある弾性体よりなる伝熱部材７３，７４を埋め込むことにより構成される。この際、伝熱部材７３，７４は、その上面がフォーカスリング５に密着すると共に、下面が載置台３に密着するように絶縁部材６３，５４に夫々設けられる。
【００４２】
これらの構成においても、絶縁部材６３（６４）と伝熱部材７３（７４）とは、載置台３とフォーカスリング５との間に、伝熱部材７３（７４）の左右両側に絶縁部材６３（６４）が隣接して設けられているので、上述の第２の実施の形態と同様の効果が得られる。
【００４３】
また、図１０に示す例は、絶縁部材と伝熱部材とが載置領域３２の外方に当該載置領域３２と同心円状に設けられる構成において、絶縁部材６５ａ〜６５ｃとシート状の伝熱部材７５ａ，７５ｂとを、載置台３上のウエハＷの径方向に積層するように設けたものである。このような構成は、図１０（ａ），（ｂ）に示すように、石英リングにより構成された絶縁部材６５ａ〜６５ｃを用意し、２つの絶縁部材６５ａ，６５ｂ（６５ｂ，６５ｃ）により、環状の薄いシート状の伝熱部材７５ａ（７５ｂ）を両側から挟み込むことにより構成される。伝熱部材７５ａ（７５ｂ）は、その上面がフォーカスリング５に密着すると共に、下面が載置台３に密着するように絶縁部材６５ａ〜６５ｃに設けられる。
【００４４】
ここで、前記伝熱部材７５ａ（７５ｂ）の上下両端は、フォーカスリング５と載置台３とを熱的に接触させるため、夫々フォーカスリング５の下面及び載置台３の上面及び下面に密着するように設けられる。この際、図１０（ｃ）に示すように、伝熱部材７５ａ（７５ｂ）の上下両端が、絶縁部材６５ａ〜６５ｃの上面及び下面からはみ出すように設けると共に、フォーカスリング５の下面及び載置台３の上面に、前記はみ出し部分に対応する溝部５０，３０を設け、このはみ出し部分及び溝部５０，３０を介して、伝熱部材７５ａ（７５ｂ）をフォーカスリング５及び載置台３に密着させるようにしてもよい。
【００４５】
この構成においても、絶縁部材６５ａ〜６５ｃと伝熱部材７５ａ，７５ｂとは、載置台３とフォーカスリング５との間に、伝熱部材７５の左右両側に絶縁部材６５が隣接するように設けられているので、上述の第２の実施の形態と同様の効果が得られる。
【００４６】
続いて、本発明の第３の実施の形態について、図１１を参照して説明する。この例は、絶縁部材６６と載置台３との間に複数の下側伝熱部材７６ａを設けると共に、絶縁部材６６とフォーカスリング５との間に複数の上側伝熱部材７６ｂを設ける構成である。前記複数の下側伝熱部材７６ａは、絶縁部材６６と載置台３の上面との間にて両者に密着し、各々フォーカスリング５に沿ってリング状にかつ互いにフォーカスリング５の径方向に離間して設けられている。また、前記複数の上側伝熱部材７６ｂは、絶縁部材６６とフォーカスリング５の下面との間にて両者に密着し、各々フォーカスリング５に沿ってリング状にかつ互いにフォーカスリング５の径方向に離間して設けられている。
【００４７】
具体的には、例えば図１１（ｂ）に示すように、例えば石英リングよりなる絶縁部材６６の上下に、複数本例えば４本の環状のシート状の下側伝熱部材７６ａ及び上側伝熱部材７６ｂを貼設することにより構成されている。また、夫々の伝熱部材７６ａ，７６ｂには、互いにフォーカスリング５の径方向に隣接する伝熱部材７６ａ，７６ｂ間の空間を処理容器２０内の雰囲気に連通するように、複数の切り欠き部７７が周方向に沿って形成されている。なお、この例では、絶縁部材６６の表面側の伝熱部材７６ａと裏面側の伝熱部材７６ｂには、互いに上下方向に重ならないように設けられているが、これら伝熱部材７６ａ，７６ｂは互いに上下方向に重なるように設けてもよい。また、前記切り欠き部７７は、下側伝熱部材７６ａ及び上側伝熱部材７６ｂの少なくとも一方に形成するようにしてもよい。
【００４８】
この構成においては、プラズマ処理中に、フォーカスリング５の熱は、上側伝熱部材７６ｂ→絶縁部材６６→下側伝熱部材７６ａ→載置台３の系路で移動するため、プラズマ処理中においてフォーカスリング５が冷却される。これにより、上述の第１の実施の形態と同様に、ウエハＷ裏面側周縁部へのポリマーの付着量を低減することができる。また、伝熱部材７６ａ，７６ｂは、載置領域３２と同心円状に設けられているので、フォーカスリング５を周方向に沿ってほぼ均一に冷却することができる。
【００４９】
また、伝熱部材７６ａ，７６ｂは絶縁部材６６に面接触させているので、貼り付け時に絶縁部材６６と伝熱部材７６ａ，７６ｂとの間に気泡が混入するおそれがある。この際、伝熱部材７６ａ，７６ｂには切り欠き部７７が形成されているため、処理容器２０内を真空排気する際、この切り込み部７７から気泡が抜け出して行き、結果として、プラズマ処理時には絶縁部材６６と伝熱部材７６ａ，７６ｂとの間に気泡がほぼ存在しない状態となる。これにより、伝熱部材７６ａ，７６ｂと絶縁部材６６との接触状態が面内（フォーカスリング５の下面全体）において揃えられるので、フォーカスリング５の熱が面内においてほぼ均一に載置台３側へ移動し、フォーカスリング５をほぼ均一に温度調整することができる。
【００５０】
以上において、本発明では、図１２（ａ）に示すように、フォーカスリング５の下面の高さ位置が、載置台３上のウエハＷの径方向において互いに異なる場合も本発明の範囲に含まれる。また、図１２（ｂ）に示すように、例えば絶縁部材６８と伝熱部材７８とを前記ウエハＷの径方向に並べて配列した場合において、絶縁部材６８の内部に伝熱部材７８の一部が入り込み、前記左右方向の一部において絶縁部材６８と伝熱部材７８とが上下方向に積層する場合も本発明の範囲に含まれる。
【００５１】
また、図１３に示すように、載置台３の上面とフォーカスリング５の下面との間に、前記載置台３上のウエハＷの中心に対して同心円状に絶縁部材６９を設けると共に、この載置台３の外側面と絶縁部材６９の外側面と前記フォーカスリング５の外側面とに亘って、これら外側面に密着して、かつフォーカスリング５に沿って伝熱部材７９を設けるようにしてもよい。この構成においても、フォーカスリング５の熱は、伝熱部材７９を介して載置台３に伝熱されるので、プラズマ処理の際に、フォーカスリング５が冷却される。この際、伝熱部材７９は環状に構成されてもよいし、載置台３上のウエハＷの中心に対して同心円状に互いに間隔を開けて設けられるものであってもよい。
【実施例】
【００５２】
図１のプラズマエッチング装置を用いてウエハＷに対してプラズマ処理を行い、このときのフォーカスリング５の温度変化を測定した。この際、プラズマ発生用の高周波電源部４６から１２００Ｗの高周波電力を供給し、載置領域３２上のウエハＷを３０℃に設定し、処理ガスとしてＣＦ系ガスを供給して５枚のウエハＷに対して連続してプラズマ処理を行ない、フォーカスリング５の温度を低コヒーレンス光の干渉を用いた温度計により測定した（実施例）。また、絶縁部材６としては石英リングを用い、伝熱部材７としてはアルミナを充填した高分子シリコンゲルより、厚さが０．５ｍｍに形成された熱伝導シートを用いた。また、比較例として、伝熱部材７を設けない場合についても同様のプラズマ処理を行い、このときのフォーカスリング５の温度を測定した。
【００５３】
この結果を図１４に示す。比較例、実施例共に、プラズマ発生のタイミングでフォーカスリング５の温度が上昇し、プラズマからフォーカスリング５へ入熱することが理解される。但し、実施例では、処理時間が経過してもフォーカスリング５の温度変化はほぼ同じであり、伝熱部材７を設けることによりフォーカスリング５の熱が載置台３へ移動し、フォーカスリング５への熱の蓄積が抑えられて、フォーカスリング５を約５０℃程度に冷却できることが認められた。一方、比較例では、処理時間の経過に伴ってフォーカスリング５の温度が上昇しており、プラズマの照射を継続すると、フォーカスリング５に蓄熱され、フォーカスリング５が約２３０度まで上昇することが理解される。
【００５４】
以上において、本発明は、半導体ウエハＷ以外にＦＰＤ(フラットパネルディスプレイ)用のガラス基板等の基板に対してプラズマ処理を行うプラズマ処理装置についても適用できる。また、本発明は、エッチング処理の他、アッシングやＣＶＤ（化学気相成長）、プラズマトリートメント等のプラズマ処理を行うプラズマ処理装置に適用可能である。
【符号の説明】
【００５５】
Ｗ              半導体ウエハ
２              プラズマエッチング装置
２０            処理容器
３              載置台
３１            段部
３２            載置領域
３８            バイアス用高周波電源部
４              シャワーヘッド
４６            プラズマ発生用高周波電源部
５              フォーカスリング
６，６ａ，６ｂ，６１〜６９            絶縁部材
７，７１〜７９  伝熱部材
【図１】
0005741124.tif 000002
【図２】
0005741124.tif 000003
【図３】
0005741124.tif 000004
【図４】
0005741124.tif 000005
【図５】
0005741124.tif 000006
【図６】
0005741124.tif 000007
【図７】
0005741124.tif 000008
【図８】
0005741124.tif 000009
【図９】
0005741124.tif 000010
【図１０】
0005741124.tif 000011
【図１１】
0005741124.tif 000012
【図１２】
0005741124.tif 000013
【図１３】
0005741124.tif 000014
【図１４】
0005741124.tif 000015
【図１５】
0005741124.tif 000016